Micro Mobile MPLS repose sur l’int´egration des protocoles Mobile IP hi´erarchique et MPLS. Le premier niveau d’hi´erarchie correspond `a un noeud nomm´e Label Edge Router Ga- teway (LERG) qui se trouve `a l’entr´ee de chaque domaine MPLS. Outre les fonctions de base d’un LER, ce noeud permet de g´erer la mobilit´e au sein du r´eseau d’acc`es en jouant le rˆole d’un GFA (Gateway Foreign Agent). Ce noeud d´efinit ´egalement les limites de la micro-mobilit´e. En effet, un noeud mobile peut se d´eplacer `a l’int´erieur du domaine Micro Mobile MPLS sans informer son agent m`ere (HA) de chaque mouvement. Par contre, lorsqu’il se d´eplace vers un sous-r´eseau appartenant `a un autre domaine, un enregistrement global avec l’agent m`ere est n´ecessaire afin de mettre `a jour les associations entre l’adresse m`ere et l’adresse temporaire du noeud mobile. Le protocole Mobile IP est ainsi utilis´e pour g´erer la macro-mobilit´e.
FIG. 4.1 – Architecture de base d’un r´eseau Micro Mobile MPLS
Le second niveau d’hi´erarchie correspond aux LER/FA (Label Edge Router/Foreign Agent) repr´esentant un sous-r´eseau et qui est connect´e `a un ensemble de points d’acc`es (APs). Ces APs offrent une connectivit´e de niveau 2 (couche liaison du mod`ele OSI [20]). La figure 4.1 illustre l’architecture de base propos´ee. Notons qu’un LER/FA est le premier noeud IP aperc¸u par un noeud mobile. Notons ´egalement que dans le cadre des r´eseaux cellulaires, chaque noeud LER/FA devrait assurer la couverture radio en disposant d’une antenne. On parle dans ce cas de station de base ou BS (Base Station). Toutefois, comme nous allons le voir dans le chapitre suivant (chapitre 5), l’utilisation des informations de niveau 2 peut s’av´erer fort utile pour anticiper un handover de niveau 3 (couche IP du mod`ele OSI [20]) et assurer ce qu’il convient de dire un Fast Handover. De ce fait, trois variantes protocolaires ont ´et´e propos´ees pour
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optimiser la gestion de la mobilit´e dans les r´eseaux cellulaires. Il importe `a noter ´egalement que notre proposition peut ˆetre ´etendue pour supporter plus que deux niveaux d’hi´erarchie. La figure 4.2 pr´esente la pile protocolaire utilis´ee dans un domaine Micro Mobile MPLS.
FIG. 4.2 – Pile protocolaire utilis´ee dans un domaine Micro Mobile MPLS
4.2.1 Proc´edure d’enregistrement dans Micro Mobile MPLS
Lorsqu’un noeud mobile arrive pour la premi`ere fois dans un r´eseau visit´e de type Micro Mobile MPLS, il envoie un message de demande d’enregistrement (Mobile IP Registration Request) `a son agent m`ere via le noeud LER/FA le plus proche. A la r´eception de ce mes- sage, le noeud LER/FA enregistre tout d’abord l’adresse m`ere du MN dans sa table de routage, ensuite il retransmet le message au noeud LERG du domaine. Ce dernier ajoute `a son tour,
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dans sa table de routage, une entr´ee correspondante `a l’adresse m`ere du MN et r´eenvoie le message au noeud HA en sp´ecifiant son adresse IP comme adresse temporaire (CoA). Dans le mˆeme temps, le noeud LERG utilise l’adresse IP du noeud LER/FA courant comme Forwar- ding Equivalence Classes (FEC) pour ´etablir un LSP entre le noeud d’entr´ee du domaine et le sous-r´eseau auquel le noeud mobile appartient. Cette adresse est appel´ee Regional Care-of- Address (RCoA). Enfin, le noeud LERG transmet au MN la r´eponse d’enregistrement envoy´ee par l’agent m`ere en utilisant le nouveau LSP ´etabli. La figure 4.3 illustre la proc´edure d’enre- gistrement d’un MN dans Micro Mobile MPLS.
Il est `a noter que des noeuds mobiles se trouvant dans un mˆeme sous-r´eseau et qui exigent les mˆemes besoins de qualit´e de service, peuvent partager le mˆeme LSP ´etabli. Ceci permet l’utilisation de notre approche `a grande ´echelle. Plus de d´etails seront expos´es plus loin dans la section 4.3.1.
FIG. 4.3 – Proc´edure d’enregistrement d’un MN dans Micro Mobile MPLS
Le tableau 4.1 illustre la table de commutation du LERG apr`es la proc´edure d’enregistre- ment d’un noeud mobile. D´esignons par a.b.c.d l’adresse m`ere du MN, par u.v.g.t l’adresse IP du LERG (utilis´ee comme CoA) et par w.x.y.z l’adresse IP du LER/FA courant (utilis´ee comme RCoA).
La premi`ere ligne du tableau 4.1 correspond `a l’´echange des ´etiquettes lors de l’´etablissement du LSP entre les noeuds LERG et LER/FA courant. Une fois le LSP ´etabli, le LERG ajoute dans sa table de commutation une entr´ee correspondante `a l’adresse m`ere du noeud mobile comme FEC. Les valeurs des champs relatives aux labels et ports sortants du LSP ´etabli se- ront plac´ees dans les champs correspondants `a la nouvelle entr´ee ajout´ee (voir tableau 4.1). Le LERG, ´etant le LSR ingress (`a l’entr´ee) du nouveau LSP ´etabli, regarde l’adresse IP de destination de chaque paquet IP et consulte sa table de commutation pour d´eterminer le la- bel et l’interface de sortie. Ainsi, les paquets IP destin´es au noeud mobile seront directement
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commut´es vers la localisation courante du MN.
In. port In. label FEC Out. port Out. label
2 - w.x.y.z 1 7
2 - a.b.c.d 1 7
... ... ... ... ...
TAB. 4.1 – Table de commutation du LERG apr`es un enregistrement
4.2.2 Support du Handover
Cette section est consacr´ee au traitement sp´ecifique du handover dans Micro Mobile MPLS. Rappelons qu’un handover est le processus engendr´e lorsqu’un noeud mobile change son point d’attachement au r´eseau. G´en´eralement le noeud mobile ne peut pas recevoir ni envoyer des paquets de donn´ees durant tout le processus du handover, c’est pourquoi le temps de latence du handover est consid´er´e comme critique. Habituellement, deux types de handover sont dis- tingu´es. Le handover de niveau 2 repr´esente les op´erations n´ecessaires au changement de point d’acc`es. Il correspond `a la fin de connexion entre le noeud mobile et son point d’acc`es courant puis son rattachement `a un nouveau point d’acc`es. Ce changement n’implique pas forc´ement un changement dans la configuration IP de l’´equipement puisque le nouveau point d’acc`es peut ˆetre dans le mˆeme sous-r´eseau d’acc`es que l’ancien. S’ils n’appartiennent pas au mˆeme sous- r´eseau, le noeud mobile devra r´ealiser des op´erations suppl´ementaires pour mettre `a jour sa configuration IP. L’intervalle de temps compris entre le d´etachement de l’ancien point d’acc`es jusqu’`a la possibilit´e de communiquer dans le nouveau r´eseau d’attachement est appel´e han- dover de niveau 3. Nous pourrons noter qu’un handover de niveau 2 n’implique pas forc´ement un handover de niveau 3.
Deux types de handover sont d´efinis dans notre solution de base Micro Mobile MPLS : Intra-LER et Inter-LER handoffs. Un handoff Intra-LER se produit lorsqu’un MN se d´eplace entre deux APs g´er´ees par le mˆeme noeud LER/FA. Un handoff Inter-LER, par contre, se produit lorsque le nouveau AP et l’ancien AP sont issus de deux noeuds LER/FAs diff´erents. Il est clair qu’un handoff Intra-LER est un handoff de niveau 2, alors qu’un handoff Inter-LER est un handoff de niveau 3.
Afin de minimiser la perte des paquets et am´eliorer les performances du handover, nous avons utilis´e le m´ecanisme de “buffering” qui permet de garder les paquets en transit dans des files d’attente localis´ees aux noeuds LER/FAs. En effet, lorsque le niveau du signal mesur´e entre le noeud mobile et le point d’acc`es courant se r´etrograde au dessous d’un certain seuil fix´e par
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l’op´erateur, le MN envoie un message de signalisation nomm´e Movement signaling message au noeud LER/FA actuel notifiant un ´eventuel handover de niveau 2 et permettant ainsi d’initier le m´ecanisme de buffering.
Handoff Intra-LER
Lorsque le noeud mobile envoie le message Movement signaling au noeud LER/FA courant et entame un processus de handover de niveau 2, il commence par balayer l’interface radio en cherchant un nouveau point d’acc`es. Une fois trouv´e, le MN s’attache avec le nouveau AP et se met soit en attente d’un message d’avertissement Mobile IP ´emis par l’agent de mobilit´e LER/FA, soit il diffuse un message de sollicitation Mobile IP. Dans les deux cas, le noeud mobile examine l’adresse IP contenu dans le message d’avertissement Mobile IP rec¸u. Cette adresse s’av`ere la mˆeme avant et apr`es le handover. Ce qui signifie que le MN se trouve toujours dans le mˆeme sous-r´eseau. Dans ce cas, le MN envoie un message de signalisation interne local interface-update message au noeud LER/FA courant permettant ainsi de mettre `a jour les associations locales, notamment la cache ARP Address Resolution Protocol [69]. De ce fait, le noeud LER/FA arrˆete le m´ecanisme de buffering et envoie les paquets en transit vers la nouvelle localisation du noeud mobile. Notons que pendant un handoff Intra-LER, aucun message n’est envoy´e au noeud LERG permettant ainsi de tirer profit du chemin existant entre le noeud d’entr´ee du domaine et le sous-r´eseau visit´e. Le tableau 4.2 illustre la table de commutation du noeud LER/FA apr`es un handoff Intra-LER.
In. port In. label FEC Out. port Out. label
1 5 w.x.y.z - -
... ... ... ... ...
TAB. 4.2 – Table de commutation d’un LER/FA apr`es un handoff Intra-LER
Handoff Inter-LER
Dans le cas d’un handoff Inter-LER, lorsque le noeud mobile examine l’adresse IP source contenant dans le message d’avertissement Mobile IP, il s’aperc¸oit que cette adresse diff`ere de celle de l’ancien LER/FA. Ce qui signifie que le noeud mobile se trouve dans un nouveau sous-r´eseau IP. Dans ce cas, le MN envoie une demande d’enregistrement Mobile IP au nou- veau LER/FA et entame la proc´edure d’enregistrement aupr`es du noeud d’entr´ee du domaine (LERG), comme d´ecrit dans la section 4.2.1. Nous appellerons ce type d’enregistrement un enregistrement LERG. Dans le mˆeme temps, le MN envoie un message de notification han-
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doff notification `a l’ancien LER/FA afin de le notifier du handover produit. Ce dernier arrˆete le m´ecanisme de buffering et transf`ere les paquets en transit vers la nouvelle localisation du noeud mobile. Il est `a noter que dans ce cas, le MN a la possibilit´e de recevoir ses paquets de donn´ees en provenance de son ancienne localisation bien avant la fin du processus de han- dover de niveau 3 (c’est `a dire avant la r´eception du message de r´eponse d’enregistrement Mobile IP registration reply envoy´e par le noeud LERG au noeud mobile). Il importe `a signa- ler ´egalement qu’au cours d’un handoff Inter-LER, aucun message n’est envoy´e `a l’agent m`ere du noeud mobile puisque le MN se d´eplace `a l’int´erieur d’un mˆeme domaine.
In. port In. label FEC Out. port Out. label
2 - w.x.y.z 1 7
2 - a.b.c.d —1 3 —7 9
2 - p.q.r.s 3 9
... ... ... ... ...
TAB. 4.3 – Table de commutation du LERG apr`es un handoff Inter-LER
Le tableau 4.3 illustre la table de commutation du noeud LERG apr`es un handoff Inter- LER. Dans ce tableau, l’adresse IP de l’ancien LER/FA est suppos´ee ˆetre w.x.y.z. Celle du nou- veau LER/FA est p.q.r.s. La troisi`eme ligne de ce tableau correspond `a l’´echange d’´etiquettes MPLS lors de l’´etablissement du nouveau LSP entre le noeud d’entr´ee du domaine (LERG) et le nouveau sous-r´eseau (nouveau LER/FA). Une fois le nouveau LSP est ´etabli, le LERG modifie les valeurs des champs relatifs aux label et port sortants de la deuxi`eme ligne du ta- bleau 4.1 initial pour les ajuster avec ceux du nouveau LSP. La nouvelle table obtenue est repr´esent´ee par le tableau 4.3. Ainsi, les paquets IP destin´es au noeud mobile seront redirig´es vers le nouveau noeud LER/FA. La figure 4.4 illustre les messages de signalisation ´echang´es au cours d’un handoff Inter-LER dans un domaine Micro Mobile MPLS.